Процесс поиска морских активных ингредиентов начинается с извлечения морских макро- и микроорганизмов с последующей очисткой и характеристикой их новых и биоактивных химических компонентов, которые предназначены для использования в разработке новых терапевтических средств. «Одна из самых больших ловушек в исследованиях лекарственных средств – это выделение уже описанных природных молекул с использованием« классического »процесса выделения на основе биологической активности», – объясняет проф. Доктор. Дениз Тасдемир, руководитель исследовательского отдела химии морских природных продуктов в ГЕОМАР и Центр морской биотехнологии ГЕОМАР. «Этот подход сложен и часто приводит к неудачам», – сказал доктор. Тасдемир продолжает.
В своей исследовательской группе она решала эту проблему с помощью автоматизированных компьютерных подходов в сочетании со скринингом биологической активности. В ходе однолетнего исследования было обнаружено, что коричневая водоросль Fucus vesiculosus (разрушение мочевого пузыря) из Кильского фьорда подавляет патогенную бактерию, устойчивую к метициллину, Staphylococcus aureus (MRSA), которая вызывает госпитальные инфекции.
«Стратегии биоинформатики на основе алгоритмов и инструменты машинного обучения позволили нам составить карту массивного метаболома бурых водорослей и в то же время предсказать молекулярные кластеры, ответственные за их антибиотическую активность», – сказал доктор. Лариса Буденбендер, бывший докторант в проф.
Группа Тасдемира и первый автор одной из двух статей, опубликованных в журнале Marine Drugs. Алгоритмы, применяемые в этом исследовании, объединяют молекулярные семейства в сложные сети на основе их показателей химического сходства в масс-спектрометрических анализах и вместе с инструментами машинного обучения in silico помогают нам химически идентифицировать известные и новые соединения, уже содержащиеся в экстракте. После первого этапа быстрого химического фракционирования экстракта используется биоинформатическая программа для прогнозирования показателя биоактивности молекул в соответствии с их относительным содержанием во фракциях.
Эти биоактивные соединения изолированы. «Классический подход к открытию – от экстракции до характеристики биоактивных ингредиентов водорослей – обычно занимает 3-4 года. Эти автоматизированные инструменты помогли нам ускорить целевое открытие новых природных антибиотиков до нескольких месяцев », – подчеркивает проф. Тасдемир.
«В природе повреждение мочевого пузыря часто находится под сильным давлением из-за загрязнения и образования биопленки миллионами микроорганизмов, обнаруженных в морской воде.
Следовательно, мембраносвязанные соединения, как мы определили в этом исследовании, имеют большое экологическое значение для самозащиты водорослей. Такие молекулы, которые выполняют критическую функцию в естественном космосе, часто проявляют связанную активность против патогенов человека. Поскольку мочевой пузырь – это съедобные водоросли, такая деятельность делает его привлекательным кандидатом не только в качестве источника лекарств, но и в качестве пищевых добавок или защиты пищевых продуктов », – говорит профессор.
Тасдемир. Далее мы будем исследовать возможности применения обертки мочевого пузыря в пищевой промышленности.
Многие грибы также живут в симбиозе на поверхности и внутри водорослей. Это также многообещающие источники для открытия и разработки новых лекарств. Биченг Фан, аспирант профессора Тасдемира, выделил более 120 симбиотических грибов из разрыва мочевого пузыря и изучил гриб Pyrenochaetopsis sp. подробно, поскольку он эффективно убивает раковые клетки кожи меланомного типа с низкой цитотоксичностью и имеет очень богатый химический состав. Биченг также использовал автоматизированные автоматизированные подходы для выделения особых молекул с помощью редкого химического каркаса.
Исследование также недавно было опубликовано в журнале «Морские наркотики».
По словам профессора Тасдемира, это лишь второе химическое исследование ранее полностью неизученных грибов рода Pyrenochaetopsis. "Грибы, которые мы изолировали из разрыва мочевого пузыря и ферментировали в оптимизированных лабораторных условиях, являются признанным источником естественных противораковых агентов.
Мы нашли здесь несколько новых натуральных продуктов, которые мы назвали пиренозетинами A и B, которые обладают высоким потенциалом для борьбы с раком кожи, – продолжает химик.
«Природа является источником более половины всех современных лекарств, которые мы используем сегодня.
Доступ к революционным инструментам геномики, метаболомики, биоинформатики и машинного обучения позволит беспрецедентным образом быстро и быстро открывать новые морские соединения и более рационально и эффективно использовать их для последующей разработки лекарств с промышленными партнерами », – заключает профессор Тасдемир.